FR3103649A1

FR3103649A1 - Rotating electric machine stator with asymmetric winding

Info

Publication number: FR3103649A1
Application number: FR1913234A
Authority: FR
Inventors: Cyril Moya
Original assignee: Nidec PSA Emotors SAS
Current assignee: Nidec PSA Emotors SAS
Priority date: 2019-11-26
Filing date: 2019-11-26
Publication date: 2021-05-28
Also published as: WO2021105593A1; CN114747118A; US20220385130A1; EP4066358A1

Abstract

Stator de machine électrique tour nante avec bobinage asymétrique Stator (2) comportant une masse statorique (25) comportant des encoches (21) ménagées entre des dents (23), des conducteurs électriques (22) étant logés dans les encoches (21), au moins une partie des conducteurs électriques étant en forme d'épingle en U, comportant chacun des première (22e) et seconde (22f) jambes s’étendant axialement respectivement dans des première (A) et seconde (R) encoches, au moins une des première (22e) et seconde (22f) jambes des conducteurs électriques (22) se prolongeant hors des encoches par une portion de soudage inclinée, au moins une partie des conducteurs électriques ayant chacun une portion de soudage la plus intérieure par rapport à l’axe longitudinal du stator, lesdites portions de soudage les plus intérieures étant inclinées avec une même inclinaison par rapport au plan perpendiculaire à l’axe longitudinal du stator. Figure pour l’abrégé : Fig. 4aStator of an electric tower machine with asymmetric winding Stator (2) comprising a stator mass (25) comprising notches (21) formed between teeth (23), electrical conductors (22) being housed in the notches (21), at the at least part of the electrical conductors being in the shape of a U-pin, each having first (22e) and second (22f) legs extending axially respectively in first (A) and second (R) notches, at least one of the first (22e) and second (22f) legs of the electrical conductors (22) extending out of the notches by an inclined weld portion, at least a portion of the electrical conductors each having a weld portion innermost with respect to the axis longitudinal of the stator, said innermost welding portions being inclined with the same inclination with respect to the plane perpendicular to the longitudinal axis of the stator. Figure for the abstract: Fig. 4a

Description

Stator de machine électrique tournante avec bobinage asymétriqueStator of rotating electric machine with asymmetrical winding

La présente invention concerne les machines électriques tournantes et plus particulièrement les stators de telles machines.The present invention relates to rotating electrical machines and more particularly to the stators of such machines.

L’invention porte plus particulièrement sur les machines synchrones ou asynchrones, à courant alternatif. Elle concerne notamment les machines de traction ou de propulsion de véhicules automobiles électriques (Battery Electric Vehicle) et/ou hybrides (Hybrid Electric Vehicle–Plug-in Hybrid Electric Vehicle), telles que voitures individuelles, camionnettes, camions ou bus. L’invention s’applique également à des machines électriques tournantes pour des applications industrielles et/ou de production d’énergie, notamment navales, aéronautiques ou éoliennes.The invention relates more particularly to synchronous or asynchronous alternating current machines. It relates in particular to traction or propulsion machines for electric ( Battery Electric Vehicle ) and/or hybrid ( Hybrid Electric Vehicle – Plug-in Hybrid Electric Vehicle ) motor vehicles, such as individual cars, vans, trucks or buses. The invention also applies to rotating electrical machines for industrial and/or energy production applications, in particular naval, aeronautical or wind turbine applications.

Il existe un besoin pour bénéficier d’un stator de machine électrique tournante d’assemblage aisé permettant un remplissage efficace des encoches, tout en assurant des performances électromagnétiques satisfaisantes.There is a need to benefit from a rotating electrical machine stator that is easy to assemble, allowing effective filling of slots, while ensuring satisfactory electromagnetic performance.

Il existe encore un besoin pour réduire le coût de fabrication des machines électriques, notamment en simplifiant le bobinage du stator, par exemple en minimisant le nombre de pièces à utiliser.There is still a need to reduce the manufacturing cost of electrical machines, in particular by simplifying the winding of the stator, for example by minimizing the number of parts to be used.

Il existe également un besoin pour améliorer encore les stators de machines électriques et notamment diminuer les ondulations de couple et les pertes Joule AC par courants induits, les vibrations et le bruit électromagnétique.There is also a need to further improve the stators of electrical machines and in particular to reduce torque ripples and AC Joule losses by induced currents, vibrations and electromagnetic noise.

StatorStator

L’invention vise à répondre à tout ou partie de ces besoins et elle y parvient, selon l’un de ses aspects, grâce à un stator de machine électrique tournante, comportant une masse statorique comportant des encoches ménagées entre des dents, des conducteurs électriques étant logés dans les encoches, au moins une partie des conducteurs électriques, voire une majorité des conducteurs électriques, étant en forme d'épingle en U, comportant chacun des première et seconde jambes s’étendant axialement respectivement dans des première A et seconde R encoches, au moins une des première et seconde jambes des conducteurs électriques se prolongeant hors des encoches par une portion de soudage inclinée par rapport à un plan perpendiculaire à un axe longitudinal du stator pour venir en surplomb de la masse statorique circonférentiellement au niveau d’une encoche ou d’une dent, cette encoche ou dent étant séparées de la première A ou de la seconde R encoche respectivement par un nombre N1 et/ou N2 de dents, au moins une partie des conducteurs électriques ayant chacun une portion de soudage la plus intérieure par rapport à l’axe longitudinal du stator, voire une majorité, mieux tous les conducteurs électriques ayant chacun une portion de soudage la plus intérieure par rapport à l’axe longitudinal du stator, lesdites portions de soudage les plus intérieures étant inclinées avec une même inclinaison par rapport au plan perpendiculaire à l’axe longitudinal du stator.The invention aims to meet all or part of these needs and it achieves this, according to one of its aspects, thanks to a stator of a rotating electric machine, comprising a stator mass comprising notches formed between teeth, electrical conductors being housed in the notches, at least a part of the electrical conductors, even a majority of the electrical conductors, being in the shape of a U-shaped hairpin, each comprising first and second legs extending axially respectively in first A and second R notches , at least one of the first and second legs of the electrical conductors extending outside the notches by a welding portion inclined with respect to a plane perpendicular to a longitudinal axis of the stator to come overhanging the stator mass circumferentially at the level of a notch or a tooth, this notch or tooth being separated from the first A or the second R notch respectively by a number N1 and/or N2 of teeth, at least a part of the electrical conductors each having an innermost welding portion relative to the longitudinal axis of the stator, or even a majority, better still all the electrical conductors each having an innermost welding portion relative to the longitudinal axis of the stator, said innermost welding portions being inclined with the same inclination with respect to the plane perpendicular to the longitudinal axis of the stator.

Les nombre N1 et N2 peuvent être égaux ou différents.The numbers N1 and N2 can be equal or different.

Les première A et seconde R encoches sont séparées par un nombre Nd de dents.The first A and second R notches are separated by a number Nd of teeth.

Le nombre Nd de dents est de préférence le même pour tous les conducteurs électriques en forme d'épingle en U du stator. On peut également parler pour le nombre Nd de dents de pas d’un conducteur électrique, qui est dans l’invention le même pour tous les conducteurs électriques du stator qui sont en forme d'épingle en U. On facilite ainsi la fabrication des épingles en U, et on simplifie l’étape de positionnement de celles-ci dans la masse statorique, notamment leur insertion.The number Nd of teeth is preferably the same for all of the U-shaped hairpin electrical conductors of the stator. One can also speak for the number Nd of pitch teeth of an electrical conductor, which is in the invention the same for all the electrical conductors of the stator which are in the shape of a U-shaped hairpin. This facilitates the manufacture of the hairpins in U, and the step of positioning them in the stator mass, in particular their insertion, is simplified.

Compte tenu de l’écartement constant entre les jambes de tous les conducteurs électriques, l’invention permet de diminuer la hauteur des chignons du côté opposé aux soudures, ce qui est avantageux pour minimiser l’encombrement de la machine et la quantité de matériau, notamment de cuivre, nécessaire pour les conducteurs électriques. On a ainsi une meilleure compacité du stator, y compris lorsqu’il est assemblé, donc de la machine résultante, qui peut notamment être plus courte. L’arbre du rotor peut être plus court, le carter peut être plus court, l’intégration de la machine dans son environnement d’utilisation peut être facilitée. Enfin, la masse globale de la machine peut être minimisée.Given the constant spacing between the legs of all the electrical conductors, the invention makes it possible to reduce the height of the buns on the side opposite the welds, which is advantageous for minimizing the size of the machine and the quantity of material, especially copper, necessary for electrical conductors. There is thus a better compactness of the stator, including when it is assembled, and therefore of the resulting machine, which can in particular be shorter. The rotor shaft can be shorter, the casing can be shorter, the integration of the machine into its environment of use can be facilitated. Finally, the overall mass of the machine can be minimized.

D’autre part, l’écartement entre chacun des chignons est plus régulier, ce qui peut permettre de minimiser les risques de contact entre eux, et ainsi de permettre de supprimer l’étape de recouvrement de ceux-ci par un isolant.On the other hand, the spacing between each of the chignons is more regular, which can make it possible to minimize the risks of contact between them, and thus to make it possible to eliminate the step of covering them with an insulator.

Par ailleurs, l’invention permet de diminuer le nombre de forme d’épingles à utiliser dans un même stator. Ainsi, la fabrication du stator peut en être accélérée, avec moins d’étapes de fabrication. On simplifie la fabrication, l’espace nécessaire ainsi que l’outillage à utiliser.Furthermore, the invention makes it possible to reduce the number of pin shapes to be used in the same stator. Thus, the manufacture of the stator can be accelerated, with fewer manufacturing steps. We simplify manufacturing, the space required and the tools to be used.

Enfin, l’invention permet de libérer de l’espace de part et d’autre des épingles en sortie d’encoche, ce qui peut permettre d’y positionner les connexions aux autres phases ou vers un onduleur, notamment du côté de la culasse du stator. L’espacement entre les épingles en sortie d’encoche peut être dans un mode de réalisation, constant ou sensiblement constant. Cela peut faciliter la réalisation des soudures d’une part, et du refroidissement des conducteurs électriques d’autre part.Finally, the invention makes it possible to free up space on either side of the pins at the notch exit, which can make it possible to position the connections there to the other phases or to an inverter, in particular on the side of the cylinder head of the stator. The spacing between the pins at the notch exit can be, in one embodiment, constant or substantially constant. This can facilitate the realization of the welds on the one hand, and the cooling of the electrical conductors on the other hand.

Dans l’invention, N1 peut varier de Nd/2 – 0,5 à Nd dents, et N2 peut varier de 0 à Nd/2 + 1,5 dents.In the invention, N1 can vary from Nd/2 – 0.5 to Nd teeth, and N2 can vary from 0 to Nd/2 + 1.5 teeth.

Dans un exemple de réalisation, N1 est égal à Nd ou Nd + 1 et N2 est égale à 0 ou 1.In an exemplary embodiment, N1 is equal to Nd or Nd + 1 and N2 is equal to 0 or 1.

Dans un autre exemple de réalisation, N1 et N2 sont égaux ou presque égaux. N1 et N2 peuvent être chacun égal à l’un de Nd/2 ou Nd/2 + 0,5 ou Nd/2 - 0,5 ou Nd/2 +/- 1 ou Nd/2 + 1,5.In another exemplary embodiment, N1 and N2 are equal or nearly equal. N1 and N2 can each be equal to one of Nd/2 or Nd/2 + 0.5 or Nd/2 - 0.5 or Nd/2 +/- 1 or Nd/2 + 1.5.

Dans un mode de réalisation, on a la portion de soudage de la seconde jambe du conducteur électrique qui est alignée avec celle-ci. Dans ce cas, on a N2 qui est nul.In one embodiment, the welding portion of the second leg of the electrical conductor is aligned therewith. In this case, we have N2 which is zero.

Dans les autres cas où N2 est non nul, on a chacune des première et seconde jambes des conducteurs électriques qui peuvent se prolonger hors des encoches par une portion de soudage inclinée par rapport à un plan perpendiculaire à un axe longitudinal du stator pour venir en surplomb de la masse statorique circonférentiellement au niveau d’une encoche ou d’une dent, cette encoche étant séparées de la première A ou de la seconde R encoche respectivement par un nombre N1 et N2 de dents, les nombre N1 et N2 pouvant être égaux ou différents.In the other cases where N2 is non-zero, there are each of the first and second legs of the electrical conductors which can be extended outside the slots by a welding portion inclined with respect to a plane perpendicular to a longitudinal axis of the stator to come overhanging of the stator mass circumferentially at the level of a notch or a tooth, this notch being separated from the first A or the second R notch respectively by a number N1 and N2 of teeth, the numbers N1 and N2 possibly being equal or different.

Lorsque N1 et N2 sont égaux ou presque égaux, la compacité du stator peut être encore améliorée.When N1 and N2 are equal or nearly equal, the compactness of the stator can be further improved.

Les deux portions de soudage de chacune des première et seconde jambes des conducteurs électriques peuvent être orientées en éloignement l’un de l’autre, ce qui peut notamment être le cas lorsque le bobinage est ondulé. En variante, elles peuvent être orientées dans le même sens, ce qui peut notamment être le cas lorsque le bobinage est imbriqué.The two welding portions of each of the first and second legs of the electrical conductors may be oriented away from each other, which may in particular be the case when the winding is corrugated. As a variant, they can be oriented in the same direction, which can in particular be the case when the winding is overlapped.

L’invention a également pour objet, selon un autre de ses aspects, un stator de machine électrique tournante, comportant une masse statorique comportant des encoches, des conducteurs électriques logés dans les encoches, au moins une partie des conducteurs électriques, voire une majorité des conducteurs électriques, étant en forme d'épingle en U, comportant chacun des première et seconde jambes s’étendant axialement respectivement dans des première A et seconde R encoches, les première A et seconde R encoches étant séparées par un nombre Np d’encoches. Le nombre Np d’encoches est le même pour tous les conducteurs électriques en forme d'épingle en U du stator.Another subject of the invention, according to another of its aspects, is a stator for a rotating electric machine, comprising a stator mass comprising notches, electrical conductors housed in the notches, at least some of the electrical conductors, or even a majority of the electrical conductors, being in the shape of a U-shaped hairpin, each comprising first and second legs extending axially respectively in first A and second R notches, the first A and second R notches being separated by a number Np of notches. The number Np of notches is the same for all the U-shaped electrical conductors of the stator pin.

On peut également parler pour le nombre Np d’encoches de pas d’un conducteur électrique, qui est dans l’invention le même pour tous les conducteurs électriques du stator qui sont en forme d'épingle en U. On facilite ainsi la fabrication des épingles en U, et on simplifie l’étape de positionnement de celles-ci dans la masse statorique, notamment leur insertion.One can also speak for the number Np of pitch notches of an electrical conductor, which is in the invention the same for all the electrical conductors of the stator which are in the shape of a U-shaped hairpin. U-shaped pins, and the step of positioning them in the stator mass, in particular their insertion, is simplified.

Au moins une des première et seconde jambes des conducteurs électriques peut se prolonger hors des encoches par une portion de soudage inclinée par rapport à un plan perpendiculaire à un axe longitudinal du stator pour venir en surplomb de la masse statorique circonférentiellement au niveau d’une encoche, cette encoche étant séparées de la première A ou de la seconde R encoche respectivement par un nombre N1 et/ou N2 de dents. Les nombre N1 et N2 peuvent être égaux ou différents.At least one of the first and second legs of the electrical conductors can be extended outside the slots by a welding portion inclined with respect to a plane perpendicular to a longitudinal axis of the stator to come overhanging the stator mass circumferentially at the level of a notch , this notch being separated from the first A or the second R notch respectively by a number N1 and/or N2 of teeth. The numbers N1 and N2 can be equal or different.

Dans un mode de réalisation, N1 peut varier de Np/2 – 0,5 à Np encoches, et N2 peut varier de 0 à Np/2 + 0,5 encoches. Dans un exemple de réalisation, N1 est égal à Np et N2 est égale à 0. Dans un autre exemple de réalisation, N1 et N2 sont égaux, étant égale à Np/2 ou Np/2 + 0,5 ou Np/2 - 0,5.In one embodiment, N1 can vary from Np/2 - 0.5 to Np notches, and N2 can vary from 0 to Np/2 + 0.5 notches. In one exemplary embodiment, N1 is equal to Np and N2 is equal to 0. In another exemplary embodiment, N1 and N2 are equal, being equal to Np/2 or Np/2 + 0.5 or Np/2 - 0.5.

Dans les autres cas où N2 est non nul, on a chacune des première et seconde jambes des conducteurs électriques qui peuvent se prolonger hors des encoches par une portion de soudage inclinée par rapport à un plan perpendiculaire à un axe longitudinal du stator pour venir en surplomb de la masse statorique circonférentiellement au niveau d’une encoche, cette encoche étant séparées de la première A ou de la seconde R encoche respectivement par un nombre N1 et N2 de dents, les nombre N1 et N2 pouvant être égaux ou différents.In the other cases where N2 is non-zero, there are each of the first and second legs of the electrical conductors which can be extended outside the slots by a welding portion inclined with respect to a plane perpendicular to a longitudinal axis of the stator to come overhanging of the stator mass circumferentially at the level of a notch, this notch being separated from the first A or the second R notch respectively by a number N1 and N2 of teeth, the numbers N1 and N2 possibly being equal or different.

Jambes des épinglespins legs

Au moins une partie des conducteurs électriques ont chacun une portion de soudage la plus intérieure par rapport à l’axe longitudinal du stator, voire une majorité, mieux tous les conducteurs électriques ont chacun une portion de soudage la plus intérieure par rapport à l’axe longitudinal du stator.At least some of the electrical conductors each have a welding portion that is innermost with respect to the longitudinal axis of the stator, or even a majority, better all the electrical conductors each have a welding portion that is innermost with respect to the axis longitudinal of the stator.

Au moins une partie des conducteurs électriques ont chacun une portion de soudage la plus extérieure par rapport à l’axe longitudinal du stator, voire une majorité, mieux tous les conducteurs électriques ont chacun une portion de soudage la plus extérieure par rapport à l’axe longitudinal du stator.At least some of the electrical conductors each have a welding portion that is the outermost with respect to the longitudinal axis of the stator, or even a majority, better all the electrical conductors each have a welding portion that is the outermost with respect to the axis longitudinal of the stator.

Les portions intérieures sont disposées plus près du rotor que les portions extérieures.The inner portions are disposed closer to the rotor than the outer portions.

Dans l’invention, les portions de soudage les plus intérieures sont inclinées avec une même inclinaison par rapport au plan perpendiculaire à l’axe longitudinal du stator. Ces portions de soudages les plus intérieures s’étendent toutes parallèlement entre elles.In the invention, the innermost welding portions are inclined with the same inclination relative to the plane perpendicular to the longitudinal axis of the stator. These innermost weld portions all run parallel to each other.

En ce qui concerne les portions de soudage les plus extérieures, elles ne sont pas nécessairement toutes inclinées avec une même inclinaison par rapport au plan perpendiculaire à l’axe longitudinal du stator. Elles peuvent être inclinées avec au moins deux, voire trois ou quatre, inclinaisons différentes par rapport au plan perpendiculaire à l’axe longitudinal du stator.As regards the outermost welding portions, they are not necessarily all inclined with the same inclination with respect to the plane perpendicular to the longitudinal axis of the stator. They can be inclined with at least two, or even three or four, different inclinations with respect to the plane perpendicular to the longitudinal axis of the stator.

La première jambe peut être disposée plus près du rotor que la seconde jambe. La seconde jambe peut être disposée plus près de la culasse du stator que la première jambe. En variante, la première jambe peut être disposée plus près de la culasse du stator que la seconde jambe, et la seconde jambe peut être disposée plus près du rotor que la première jambe.The first leg can be arranged closer to the rotor than the second leg. The second leg can be arranged closer to the yoke of the stator than the first leg. Alternatively, the first leg may be disposed closer to the yoke of the stator than the second leg, and the second leg may be disposed closer to the rotor than the first leg.

Au moins une partie des conducteurs électriques peuvent avoir une seconde jambe se prolongeant hors de l’encoche par une portion de soudage s’étendant dans un même plan radial que la seconde jambe, voir étant alignée avec celle-ci. Lorsque seule la première jambe des conducteurs électriques a une portion de soudage inclinée, la fabrication du stator en est facilitée, dans la mesure où les opérations d’inclinaisons des épingles peuvent être simplifiées et accélérées. Dans cette configuration, une seule des jambes du conducteur électrique est inclinée, de sorte que l’on peut ainsi limiter les déformations et les contraintes sur les conducteurs électriques. On peut notamment réduire ainsi les risques de contact électrique entre les phases du bobinage du stator.At least some of the electrical conductors may have a second leg extending out of the notch by a welding portion extending in the same radial plane as the second leg, or even being aligned therewith. When only the first leg of the electrical conductors has an inclined welding portion, the manufacture of the stator is facilitated, insofar as the operations of inclining the pins can be simplified and accelerated. In this configuration, only one of the legs of the electrical conductor is inclined, so that it is thus possible to limit the deformations and the stresses on the electrical conductors. In particular, it is thus possible to reduce the risks of electrical contact between the phases of the winding of the stator.

Dans un mode de réalisation, seule la première jambe des conducteurs électriques a une portion de soudage inclinée. La portion de soudage de la seconde jambe peut être alignée avec la seconde jambe, s’étendant dans le prolongement de celle-ci et étant rectiligne avec celle-ci. Lorsque seule la première jambe des conducteurs électriques a une portion de soudage inclinée, la première jambe peut être disposée plus près du rotor que la seconde jambe. En variante, la première jambe inclinée peut être disposée plus près de la culasse du stator que la seconde jambe.In one embodiment, only the first leg of the electrical conductors has an angled solder portion. The welding portion of the second leg can be aligned with the second leg, extending in the extension thereof and being straight therewith. When only the first leg of the electrical conductors has an angled welding portion, the first leg can be disposed closer to the rotor than the second leg. Alternatively, the first angled leg may be disposed closer to the yoke of the stator than the second leg.

Au moins une partie des conducteurs électriques peuvent avoir une seconde jambe se prolongeant hors de l’encoche par une portion de soudage faisant un décrochement par rapport à l’encoche, tout en s’étendant dans un même plan radial que la seconde jambe. Le décrochement du conducteur électrique peut permettre d’atteindre des éléments métalliques d’un connecteur de phases. Les éléments métalliques peuvent être disposés radialement extérieurement par rapport aux conducteurs électriques auxquels ils sont connectés.At least a part of the electrical conductors may have a second leg extending out of the notch by a welding portion forming a recess relative to the notch, while extending in the same radial plane as the second leg. The offset of the electrical conductor can make it possible to reach the metallic elements of a phase connector. The metal elements can be arranged radially externally with respect to the electrical conductors to which they are connected.

Au moins une partie des conducteurs électriques peuvent avoir une seconde jambe se prolongeant hors de l’encoche par une portion de soudage s’étendant circonférentiellement.At least a portion of the electrical conductors may have a second leg extending out of the slot by a circumferentially extending solder portion.

Au moins une partie des conducteurs électriques peuvent avoir une seconde jambe se prolongeant hors de l’encoche par une portion de soudage s’étendant en dehors d’une surface circonférentielle. Ces portions de soudage en dehors d’une surface circonférentielle peuvent permettre d’atteindre un connecteur de phase qui peut être disposé autour des portions de soudage, plutôt qu’au-dessus, relativement à un axe longitudinal du stator.At least a portion of the electrical conductors may have a second leg extending out of the notch by a solder portion extending out of a circumferential surface. These welding portions apart from a circumferential surface can make it possible to reach a phase connector which can be arranged around the welding portions, rather than above, relative to a longitudinal axis of the stator.

Le stator peut comporter deux conducteurs électriques par encoche.The stator may include two electrical conductors per slot.

Les conducteurs électriques peuvent former un bobinage distribué. Le bobinage peut être ondulé ou imbriqué. Les conducteurs électriques peuvent former un bobinage fractionnaire. Le bobinage peut être à pas plein. Dans un mode de réalisation, le bobinage peut être à pas raccourci.The electrical conductors can form a distributed winding. The winding can be corrugated or interleaved. Electrical conductors can form a fractional winding. The winding can be full pitch. In one embodiment, the winding may have a shortened pitch.

Bobinage multiphaséMulti-phase winding

Les conducteurs électriques logés dans les encoches peuvent former un bobinage multiphasé ayant au moins une première phase a et une deuxième phase b, un conducteur électrique d’entrée A de la première phase a étant située dans une première encoche (numéro d’encoche 1), un ou plusieurs conducteurs électriques de la deuxième phase b étant situés dans une deuxième encoche (numéro d’encoche 2), la deuxième encoche suivant immédiatement la première encoche quand on se déplace circonférentiellement autour de l’axe de rotation de la machine, dans le sens de circulation du courant électrique autour de l’axe de rotation de la machineThe electrical conductors housed in the slots can form a multi-phase winding having at least a first phase a and a second phase b, an input electrical conductor A of the first phase a being located in a first slot (slot number 1) , one or more electrical conductors of the second phase b being located in a second notch (slot number 2), the second notch immediately following the first notch when moving circumferentially around the axis of rotation of the machine, in the direction of flow of the electric current around the axis of rotation of the machine

Le conducteur électrique d’entrée de la première phase est dans ce cas situé dans une première encoche juste avant une deuxième encoche recevant un ou plusieurs conducteurs électriques de la deuxième phase, quand on se déplace circonférentiellement autour de l’axe de rotation de la machine, dans le sens de circulation du courant électrique autour de l’axe de rotation de la machine.The input electrical conductor of the first phase is in this case located in a first notch just before a second notch receiving one or more electrical conductors of the second phase, when moving circumferentially around the axis of rotation of the machine , in the direction of flow of the electric current around the axis of rotation of the machine.

Ainsi, le conducteur électrique d’entrée de la première phase est situé à l’opposé de la position habituelle, à savoir une position dans laquelle la première encoche recevant le conducteur électrique d’entrée de la première phase est suivie immédiatement par une deuxième encoche recevant un ou plusieurs conducteurs électriques de la même première phase, quand on se déplace circonférentiellement autour de l’axe de rotation de la machine, dans le sens de circulation du courant électrique autour de l’axe de rotation de la machine.Thus, the electrical input conductor of the first phase is located opposite the usual position, namely a position in which the first notch receiving the electrical input conductor of the first phase is immediately followed by a second notch. receiving one or more electrical conductors of the same first phase, when moving circumferentially around the axis of rotation of the machine, in the direction of circulation of the electric current around the axis of rotation of the machine.

L’encoche d’entrée d’une première phase peut être suivie d’une encoche logeant des conducteurs électriques d’une deuxième phase différente de la première.The entry notch of a first phase can be followed by a notch housing electrical conductors of a second phase different from the first.

Ainsi, le nombre d’encoche entre le conducteur électrique d’entrée et le conducteur électrique de sortie d’une même phase est diminué. La première encoche d’entrée d’une phase peut être rapprochée d’une troisième encoche de sortie de cette même phase. Autrement dit, le nombre d’encoches séparant la première encoche d’entrée d’une phase et la troisième encoche de sortie de la même phase peut être plus petit. Ainsi, la mise en œuvre de l’invention permet de réduire le pas dentaire des conducteurs électriques qui servent à connecter les différentes voies de bobinage qui progresse dans le même sens autour de l’axe de rotation de la machine, et la longueur moyenne de chaque phase grâce à une meilleure imbrication des sous-ensembles de conducteurs électriques constituant le bobinage, mesurée circonférentiellement autour de l’axe de rotation de la machine. Le raccourcissement de la longueur moyenne d’une phase permet d’améliorer la résistance linéaire et les performances thermiques, et de réduire la masse de cuivre nécessaire.Thus, the number of notches between the electrical input conductor and the electrical output conductor of the same phase is reduced. The first entry notch of a phase can be brought closer to a third exit notch of this same phase. In other words, the number of notches separating the first entry notch of a phase and the third exit notch of the same phase can be smaller. Thus, the implementation of the invention makes it possible to reduce the tooth pitch of the electrical conductors which are used to connect the various winding paths which progress in the same direction around the axis of rotation of the machine, and the average length of each phase thanks to better interlocking of the subsets of electrical conductors constituting the winding, measured circumferentially around the axis of rotation of the machine. Shortening the average length of a phase improves linear resistance and thermal performance, and reduces the mass of copper required.

On peut également obtenir pour les conducteurs électriques des têtes de chignon de hauteur moindre, du côté opposé aux soudures. La quantité de cuivre nécessaire à la fabrication des conducteurs est donc diminué, ce qui est avantageux économiquement. En outre, l’insertion des conducteurs électriques dans les encoches peut être facilitée.It is also possible to obtain bun heads of lesser height for the electrical conductors, on the side opposite the welds. The quantity of copper necessary for the manufacture of the conductors is therefore reduced, which is advantageous economically. In addition, the insertion of electrical conductors into the notches can be facilitated.

Par ailleurs, un conducteur électrique de sortie de la première phase peut être située dans une première encoche, un ou plusieurs conducteurs électriques de la deuxième phase étant situés dans une deuxième encoche, la deuxième encoche suivant immédiatement la première encoche quand on se déplace circonférentiellement autour de l’axe de rotation de la machine, dans le sens de circulation du courant électrique autour de l’axe de rotation de la machine.Furthermore, an output electrical conductor of the first phase can be located in a first notch, one or more electrical conductors of the second phase being located in a second notch, the second notch immediately following the first notch when moving circumferentially around of the axis of rotation of the machine, in the direction of circulation of the electric current around the axis of rotation of the machine.

Le conducteur électrique de sortie de la première phase peut être situé dans une première encoche juste avant une deuxième encoche recevant un ou plusieurs conducteurs électriques de la deuxième phase, quand on se déplace circonférentiellement autour de l’axe de rotation de la machine, dans le sens de circulation du courant électrique autour de l’axe de rotation de la machine.The output electrical conductor of the first phase can be located in a first notch just before a second notch receiving one or more electrical conductors of the second phase, when one moves circumferentially around the axis of rotation of the machine, in the direction of flow of electric current around the axis of rotation of the machine.

Ainsi, le conducteur électrique de sortie de la première phase est situé à l’opposé de la position habituelle, à savoir une position dans laquelle la première encoche recevant le conducteur électrique de sortie de la première phase est suivie immédiatement par une deuxième encoche recevant un ou plusieurs conducteurs électriques de la même première phase, quand on se déplace circonférentiellement autour de l’axe de rotation de la machine, dans le sens de circulation du courant électrique autour de l’axe de rotation de la machine.Thus, the electrical output conductor of the first phase is located opposite the usual position, namely a position in which the first notch receiving the electrical output conductor of the first phase is immediately followed by a second notch receiving a or more electric conductors of the same first phase, when moving circumferentially around the axis of rotation of the machine, in the direction of circulation of the electric current around the axis of rotation of the machine.

L’encoche de sortie d’une première phase peut être suivie d’une encoche logeant des conducteurs électriques d’une deuxième phase différente de la première.The exit notch of a first phase can be followed by a notch housing electrical conductors of a second phase different from the first.

Les entrées de phases peuvent être décalées d’un angle de 30°, 60°, 90 ou d’un angle de 120° par exemple.The phase inputs can be offset by an angle of 30°, 60°, 90 or an angle of 120° for example.

La deuxième encoche peut comporter un ou plusieurs conducteurs électriques d’une même phase uniquement.The second notch may include one or more electrical conductors of the same phase only.

La première encoche d’entrée d’une première phase peut comporter un ou des conducteurs électriques de la première phase uniquement.The first entry slot of a first phase may comprise one or more electrical conductors of the first phase only.

En variante, la première encoche d’entrée d’une première phase peut comporter un ou des conducteurs électriques de la première phase et un ou des conducteurs électriques de la deuxième phase. Le ou les conducteurs électriques de la première phase peuvent être placés du côté de la culasse ou en variante du côté de l’entrefer. Le ou les conducteurs électriques de la deuxième phase peuvent être placés du côté de l’entrefer ou en variante du côté de la culasse. Les entrées et sorties de phases peuvent être placées du côté de la culasse ou en variante du côté de l’entrefer.As a variant, the first entry notch of a first phase may comprise one or more electrical conductors of the first phase and one or more electrical conductors of the second phase. The electrical conductor or conductors of the first phase can be placed on the side of the cylinder head or alternatively on the side of the air gap. The electrical conductor(s) of the second phase can be placed on the side of the air gap or alternatively on the side of the cylinder head. The phase inputs and outputs can be placed on the yoke side or alternatively on the air gap side.

Au moins un premier conducteur électrique logé dans une première encoche peut être relié électriquement à un deuxième conducteur électrique logé dans une deuxième encoche, à la sortie desdites encoches.At least one first electrical conductor housed in a first notch can be electrically connected to a second electric conductor housed in a second notch, at the exit from said notches.

Tous les conducteurs électriques ayant une extrémité libre située à une même position circonférentielle autour de l’axe de rotation de la machine, quelle que soit leur position radiale, peuvent être reliés électriquement ensemble.All electrical conductors having a free end located at the same circumferential position around the axis of rotation of the machine, whatever their radial position, can be electrically connected together.

Le stator peut comporter un connecteur de phases comportant des éléments métalliques connectés à des conducteurs électriques du stator. Les éléments métalliques peuvent être disposés radialement extérieurement ou intérieurement par rapport aux conducteurs électriques auxquels ils sont connectés. Les éléments métalliques connectés à des conducteurs des bobinages du stator peuvent être maintenus par un support isolant. Par ailleurs, le connecteur de phases peut présenter des pattes de connexion à un bus d’alimentation. La machine peut ainsi être reliée à un onduleur, connecté électriquement aux pattes de connexion du connecteur.The stator may comprise a phase connector comprising metallic elements connected to electrical conductors of the stator. The metal elements can be arranged radially externally or internally with respect to the electrical conductors to which they are connected. The metal elements connected to conductors of the stator windings can be held by an insulating support. Furthermore, the phase connector may have lugs for connection to a power supply bus. The machine can thus be connected to an inverter, electrically connected to the connection tabs of the connector.

EpinglesPins

Des conducteurs électriques au moins, voir une majorité des conducteurs électriques, peuvent être en forme d'épingles, de U ou de I. L’épingle peut être en forme de U («U-pin» en anglais) ou droite, étant en forme de I («I-pin» en anglais).Electrical conductors at least, see a majority of electrical conductors, can be pin-shaped, U-shaped or I-shaped. The pin can be U-shaped (" U-pin " in English) or straight, being in form of I (" I-pin " in English).

Les conducteurs électriques en épingle et méplat permettent d’augmenter le coefficient de remplissage de l’encoche, rendant la machine plus compacte. Grâce à un coefficient de remplissage élevé, les échanges thermiques entre les conducteurs électriques et la masse statorique sont améliorés, ce qui permet de réduire la température des conducteurs électriques à l’intérieur des encoches.The hairpin and flat electrical conductors increase the filling factor of the slot, making the machine more compact. Thanks to a high filling coefficient, heat exchanges between the electrical conductors and the stator mass are improved, which makes it possible to reduce the temperature of the electrical conductors inside the slots.

En outre, la fabrication du stator peut être facilitée grâce aux conducteurs électriques en forme d'épingles. Enfin, les épingles ne nécessitant pas d’avoir des encoches ouvertes, on peut avoir des encoches fermées qui permettent de tenir les épingles et on peut donc ainsi supprimer l’étape d’insertion des cales du stator.Furthermore, the manufacture of the stator can be facilitated thanks to the electrical conductors in the form of pins. Finally, the pins do not require having open notches, we can have closed notches which allow the pins to be held and we can therefore eliminate the step of inserting the stator wedges.

Des conducteurs électriques, voire une majorité des conducteurs électriques, s’étendent axialement dans les encoches. Les conducteurs électriques peuvent être introduits dans les encoches correspondantes par l’une ou les deux extrémités axiales de la machine.Electrical conductors, or even a majority of the electrical conductors, extend axially in the slots. The electrical conductors can be introduced into the corresponding slots by one or both axial ends of the machine.

Un conducteur électrique en forme de I a deux extrémités axiales chacune placées à l’une des extrémités axiales du stator. Il passe dans une encoche unique, et peut être soudé à chacune de ses extrémités axiales à deux autres conducteurs électriques, au niveau des extrémités axiales du stator. Le stator peut par exemple comporter 6, 10, 12, 14, 18, 22 ou 26 conducteurs électriques en forme de I, les autres conducteurs électriques pouvant tous être en forme de U.An I-shaped electrical conductor has two axial ends each placed at one of the axial ends of the stator. It passes through a single notch, and can be welded at each of its axial ends to two other electrical conductors, at the axial ends of the stator. The stator may for example comprise 6, 10, 12, 14, 18, 22 or 26 I-shaped electrical conductors, the other electrical conductors all being able to be U-shaped.

Le stator peut être dépourvu de conducteur électrique en forme de I.The stator may be devoid of an I-shaped electrical conductor.

Un conducteur électrique en forme de U a deux extrémités axiales toutes deux placées à l’une des extrémités axiales du stator. Ces deux extrémités axiales sont définies par les deux jambes du U. Il passe dans deux encoches différentes, et peut être soudé à chacune de ses extrémités axiales à deux autres conducteurs électriques, au niveau d’un même côté axial du stator. Le bas du U, c’est-à-dire le côté du U formant le chignon ou tête de bobine, est disposé de l’autre côté axial du stator.A U-shaped electrical conductor has two axial ends both placed at one of the axial ends of the stator. These two axial ends are defined by the two legs of the U. It passes through two different notches, and can be welded at each of its axial ends to two other electrical conductors, at the same axial side of the stator. The bottom of the U, that is to say the side of the U forming the bun or coil head, is placed on the other axial side of the stator.

Au moins une partie des conducteurs électriques, voire une majorité des conducteurs électriques, peuvent être en forme d'épingle en U.At least a portion of the electrical conductors, or even a majority of the electrical conductors, may be U-shaped hairpin.

En outre, l’encombrement des conducteurs électriques au niveau des têtes de bobines est diminué. Cela facilite l’imbrication des conducteurs électriques.In addition, the size of the electrical conductors at the level of the coil heads is reduced. This facilitates the interweaving of electrical conductors.

Le bobinage peut être dépourvu d’épingle en U d’une largeur différente de Np. Dans certaine réalisation de l’art antérieur, on a des épingles en U de trois largeurs différentes au moins. La largeur d’une épingle en U est égale au nombre de pas dentaire + 1. On définit la largeur d’une épingle en U par le nombre d’encoche séparant les premières et seconde jambes de l’épingle en U, y compris les deux encoches logeant les deux jambes de l’épingle en U considérée. Les premières et seconde jambes peuvent être séparées par un nombre d’encoches compris entre 3 et 20, mieux entre 6 et 16, étant par exemple de 6,7, 8, 9 ou 10 ou 11 encoches.The winding can be devoid of a U-shaped hairpin with a width different from Np. In some embodiment of the prior art, there are U-shaped pins of at least three different widths. The width of a U-shaped hairpin is equal to the number of tooth pitches + 1. The width of a U-shaped hairpin is defined by the number of notches separating the first and second legs of the U-hairpin, including the two notches housing the two legs of the U-shaped hairpin considered. The first and second legs can be separated by a number of notches comprised between 3 and 20, better still between 6 and 16, being for example 6.7, 8, 9 or 10 or 11 notches.

BrinsStrands

Dans l’invention, chaque conducteur électrique peut comporter un ou plusieurs brins («wire» ou «strand» en anglais). Par «brin», on entend l’unité la plus élémentaire pour la conduction électrique. Un brin peut être de section transversale ronde, on peut alors parler de ‘fil’, ou en méplat. Les brins en méplat peuvent être mis en forme en épingles, par exemple en U ou en I. Chaque brin est revêtu d’un émail isolant.In the invention, each electrical conductor may comprise one or more strands (“ wire ” or “ strand ” in English). By “strand” we mean the most basic unit for electrical conduction. A strand can be of round cross section, we can then speak of 'thread', or flat. The flat strands can be shaped into pins, for example U or I. Each strand is coated with an insulating enamel.

Le fait que chaque encoche puisse comporter plusieurs conducteurs et/ou plusieurs brins permet de minimiser les pertes par courants induits, ou pertes Joule AC, lesquelles évoluent avec le carré de la fréquence d’alimentation, ce qui est particulièrement avantageux à haute fréquence et lorsque la vitesse de fonctionnement est élevée. Le transfert thermique vers la source froide en est également facilité. On peut ainsi obtenir un meilleur rendement à haute vitesse.The fact that each notch can comprise several conductors and/or several strands makes it possible to minimize the losses by induced currents, or AC Joule losses, which evolve with the square of the supply frequency, which is particularly advantageous at high frequency and when the running speed is high. Heat transfer to the cold source is also facilitated. It is thus possible to obtain better performance at high speed.

Lorsque les encoches sont fermées, on peut obtenir une réduction des flux de fuites vu par les conducteurs, ce qui entraîne une diminution des pertes par courants de Foucault dans les brins.When the notches are closed, a reduction in the leakage flux seen by the conductors can be obtained, which leads to a reduction in the losses by eddy currents in the strands.

Dans un mode de réalisation, chaque conducteur électrique peut comporter plusieurs épingles, chacune formant un brin, comme explicité ci-dessus. Tous les brins d’un même conducteur électrique peuvent être reliés électriquement les uns aux autres à la sortie de l’encoche. Les brins reliés électriquement les uns aux autres sont placés en court-circuit. Le nombre de brins reliés électriquement ensemble peut être supérieur ou égal à 2, étant par exemple compris entre 2 et 12, étant par exemple de 3, 4, 6 ou 8 brins.In one embodiment, each electrical conductor may comprise several pins, each forming a strand, as explained above. All the strands of the same electrical conductor can be electrically connected to each other at the exit from the notch. The strands electrically connected to each other are placed in short circuit. The number of strands electrically connected together can be greater than or equal to 2, being for example between 2 and 12, being for example 3, 4, 6 or 8 strands.

Plusieurs brins peuvent former un même conducteur électrique. Un même courant électrique d’une même phase circule dans l’ensemble des brins d’un même conducteur électrique. Tous les brins d’un même conducteur électrique peuvent être reliés électriquement les uns aux autres, notamment à la sortie de l’encoche. Tous les brins d’un même conducteur électrique peuvent être reliés électriquement les uns aux autres à chacune de leurs deux extrémités axiales, notamment à la sortie de l’encoche. Ils peuvent être reliées électriquement en parallèle.Several strands can form the same electrical conductor. The same electric current of the same phase circulates in all the strands of the same electrical conductor. All the strands of the same electrical conductor can be electrically connected to each other, in particular at the exit from the notch. All the strands of the same electrical conductor can be electrically connected to each other at each of their two axial ends, in particular at the exit from the notch. They can be electrically connected in parallel.

Tous les brins de tous les conducteurs électriques ayant une extrémité libre situées à une même position circonférentielle autour de l’axe de rotation de la machine, quelle que soit leur position radiale, peuvent être reliés électriquement les uns aux autres.All the strands of all the electrical conductors having a free end located at the same circumferential position around the axis of rotation of the machine, whatever their radial position, can be electrically connected to each other.

Dans un mode de réalisation, chaque conducteur électrique comporte un seul brin. Dans un autre mode de réalisation, chaque conducteur électrique comporte trois brins.In one embodiment, each electrical conductor has a single strand. In another embodiment, each electrical conductor has three strands.

Dans le cas où une encoche comporte deux conducteurs électriques, une encoche peut donc loger deux brins, ou en variante six brins, par exemple, répartis entre les deux conducteurs électriques.In the case where a notch comprises two electrical conductors, a notch can therefore accommodate two strands, or as a variant six strands, for example, distributed between the two electrical conductors.

En variante, une encoche comporte quatre conducteurs électriques. Chaque conducteur électrique peut comporter deux brins. L’encoche loge alors huit brins, répartis entre les quatre conducteurs électriques.Alternatively, a slot has four electrical conductors. Each electrical conductor may comprise two strands. The notch then houses eight strands, distributed between the four electrical conductors.

Les brins peuvent être positionnés dans l’encoche de façon que leur dimension circonférentielle autour de l’axe de rotation de la machine soit supérieure à leur dimension radiale. Une telle configuration permet une réduction des pertes par courants de Foucault dans les brins.The strands can be positioned in the notch so that their circumferential dimension around the axis of rotation of the machine is greater than their radial dimension. Such a configuration allows a reduction in losses by eddy currents in the strands.

Un brin peut avoir une largeur comprise entre 1 et 5 mmm, étant par exemple de l’ordre de 2,5 ou 3 mm. La largeur d’un brin est définie comme sa dimension dans la direction circonférentielle autour de l’axe de rotation de la machine.A strand can have a width comprised between 1 and 5 mmm, being for example of the order of 2.5 or 3 mm. The width of a strand is defined as its dimension in the circumferential direction around the axis of rotation of the machine.

Un brin peut avoir une hauteur comprise entre 1 et 5 mm, étant par exemple de l’ordre de 1,6 ou 1,8 mm. La hauteur d’un brin est définie comme son épaisseur dans la dimension radiale.A strand can have a height comprised between 1 and 5 mm, being for example of the order of 1.6 or 1.8 mm. The height of a strand is defined as its thickness in the radial dimension.

Les conducteurs électriques peuvent être réalisés en cuivre ou aluminium.Electrical conductors can be made of copper or aluminum.

BobinageWinding

Un bobinage est constitué d’un nombre de phasesmdécalées dans l’espace de telle façon que lorsqu’elles sont alimentées par un système de courant multi-phasés, elles produisent un champ tournant.A winding is made up of a number of phases m shifted in space in such a way that when they are supplied by a multi-phase current system, they produce a rotating field.

Les conducteurs électriques peuvent former un bobinage unique, notamment à pas entier ou fractionnaire. Par «bobinage unique», on entend que les conducteurs électriques sont reliés électriquement ensemble dans le stator, et que les connexions entre les phases sont faites dans le stator, et non pas à l’extérieur du stator, par exemple dans une boite à bornes.The electrical conductors can form a single winding, in particular with whole or fractional pitch. By "single winding", it is meant that the electrical conductors are electrically connected together in the stator, and that the connections between the phases are made in the stator, and not outside the stator, for example in a terminal box. .

Les conducteurs électriques peuvent former un bobinage distribué. Le bobinage n’est pas concentré ou bobiné sur dent.The electrical conductors can form a distributed winding. The winding is not concentrated or wound on tooth.

Le bobinage peut être à pas plein. Chaque encoche ne loge que des conducteurs électriques d’une même phase et/ou la largeur d’un conducteur électrique est égale au nombre d’encoches divisé par le nombre de pôles.The winding can be full pitch. Each notch only houses electrical conductors of the same phase and/or the width of an electrical conductor is equal to the number of notches divided by the number of poles.

En variante, le bobinage peut être à pas raccourci. Des encoches peuvent loger des conducteurs électriques de phases différentes. Dans un mode de réalisation, au moins une encoche loge un conducteur électrique de la première phase et un conducteur électrique de la deuxième phase et/ou la largeur de la majorité des conducteurs électriques est inférieure au nombre d’encoches divisé par le nombre de pôles.As a variant, the winding can be shortened. Notches can accommodate electrical conductors of different phases. In one embodiment, at least one notch accommodates a first phase electrical conductor and a second phase electrical conductor and/or the width of the majority of the electrical conductors is less than the number of notches divided by the number of poles .

Le bobinage est dans l’invention entier ou fractionnaire. Le bobinage peut être entier à pas avec ou sans raccourcissement, ou en variante fractionnaire. Dans un mode de réalisation, les conducteurs électriques forment un bobinage fractionnaire.The winding is in the whole or fractional invention. The winding can be full-pitch with or without shortening, or in a fractional variant. In one embodiment, the electrical conductors form a fractional winding.

Pour un bobinage fractionnaire, le nombre d’encoches par pôle et par phase est fractionnaire, c’est-à-dire que le rapportqdéfini parq=Ne/(2pm) s’écrit sous la forme d’une fraction irréductiblez/n,zetnétant deux nombres entiers non nuls,nétant différent de 1, où Ne est le nombre d’encoches du stator,mle nombre de phases du bobinage etple nombre de paires de pôles du stator.For a fractional winding, the number of slots per pole and per phase is fractional, i.e. the ratio q defined by q = Ne/(2 pm ) is written as an irreducible fraction z / n , z and n being two non-zero integers, n being different from 1, where Ne is the number of stator slots, m the number of winding phases and p the number of stator pole pairs.

Le nombre d’encoches du stator peut être compris entre 18 et 96, mieux entre 30 et 84, étant par exemple de 18, 24, 27, 30, 36, 42, 45, 48, 54, 60, 63, 72, 78, 81, 92, 96, mieux étant de 60 ou 63. Le nombre de pôles du stator peut être compris entre 2 et 24, voire entre 4 et 12, étant par exemple de 6 ou de 8.The number of notches of the stator can be between 18 and 96, better still between 30 and 84, being for example 18, 24, 27, 30, 36, 42, 45, 48, 54, 60, 63, 72, 78 , 81, 92, 96, better being 60 or 63. The number of poles of the stator can be between 2 and 24, or even between 4 and 12, being for example 6 or 8.

La combinaison nombre d’encoches/nombre de pôles du stator peut être choisie parmi les combinaisons de la liste suivante, qui n’est pas limitative: 30/4, 42/4, 45/6, 48/8, 63/6, 60/8, 78/8, 84/8.The combination number of notches/number of poles of the stator can be chosen from the combinations of the following list, which is not exhaustive: 30/4, 42/4, 45/6, 48/8, 63/6, 60/8, 78/8, 84/8.

Dans un mode de réalisation, la combinaison nombre d’encoches/nombre de pôles du stator est 60/8. On a dans ce casq=60/(2*4*3)=5/2.In one embodiment, the number of slots/number of stator poles combination is 60/8. In this case, we have q =60/(2*4*3)=5/2.

Dans un mode de réalisation, la combinaison nombre d’encoches/nombre de pairs de pôles du stator est 63/6 ou On a dans ce casq=63/(2*3*3)=7/2.In one embodiment, the number of slots/number of pairs of stator poles combination is 63/6 or in this case q =63/(2*3*3)=7/2.

Plus largement, la combinaison entre le nombre d’encoches Ne et le nombre de paires de pôlespdu stator peut être l’une de celles cochées dans le tableau 1 suivant, pour un bobinage triphasé.More broadly, the combination between the number of slots Ne and the number of pairs of poles p of the stator can be one of those checked in the following table 1, for a three-phase winding.

[Tableau 1] [Table 1]

Tableau 1Table 1

Le nombre de phase est dans ce cas de trois, mais on ne sort pas du cadre de la présente invention si le nombre de phase est différent, étant par exemple de deux, la machine comportant alors un bobinage biphasé, ou étant par exemple de 5, 6 ,7 9, 11 ou 13 Le bobinage est polyphasé.The number of phases is in this case three, but it is not beyond the scope of the present invention if the number of phases is different, being for example two, the machine then comprising a two-phase winding, or being for example 5 , 6 ,7 9, 11 or 13 The winding is polyphase.

La mise en série des conducteurs électriques peut être faite en bobinage dit ondulé ou en bobinage dit imbriqué.The series connection of the electrical conductors can be done in so-called wavy winding or in so-called nested winding.

Par «bobinage ondulé», on entend un bobinage dans lequel les conducteurs électriques d’une même phase et d’un même pôle sont reliés électriquement l’un à l’autre de façon que, pour une voie d’enroulement, le courant électrique de la phase circule dans les conducteurs électriques en tournant autour de l’axe de rotation de la machine toujours dans un seul sens. Pour une voie d’enroulement, les conducteurs électriques d’une même phase et d’un même pôle ne se chevauchent pas lorsqu’observés perpendiculairement à l’axe de rotation de la machine.By "wavy winding" is meant a winding in which the electrical conductors of the same phase and of the same pole are electrically connected to each other in such a way that, for one winding path, the electric current of the phase circulates in the electrical conductors by rotating around the axis of rotation of the machine, always in one direction. For a winding track, the electrical conductors of the same phase and of the same pole do not overlap when observed perpendicular to the axis of rotation of the machine.

Par «bobinage imbriqué», on entend un bobinage dans lequel les conducteurs électriques d’une même phase d’un même pole sont reliés électriquement l’un à l’autre de façon que le courant électrique de la phase circule dans les conducteurs électriques en tournant autour de l’axe de rotation de la machine alternativement dans un sens puis dans l’autre. Pour une voie d’enroulement, les conducteurs électriques d’une même phase et d’un même pôle se chevauchent lorsqu’observés perpendiculairement à l’axe de rotation de la machine.By "interleaved winding" is meant a winding in which the electrical conductors of the same phase of the same pole are electrically connected to each other in such a way that the electric current of the phase flows in the electrical conductors in rotating around the axis of rotation of the machine alternately in one direction then in the other. For a winding track, the electrical conductors of the same phase and of the same pole overlap when observed perpendicular to the axis of rotation of the machine.

Le bobinage peut comporter une seule voie d’enroulement ou plusieurs voies d’enroulement. Dans un «conducteur électrique» circule le courant d’une même phase par voie d’enroulement. Par «voie d’enroulement», on entend l’ensemble des conducteurs électriques de la machine qui sont parcourus par un même courant électrique d’une même phase. Ces conducteurs électriques peuvent être connectés entre eux en série ou en parallèle ou en série-parallèle. Dans le cas où on a une seule voie, les conducteurs électriques sont connectés en série. Dans le cas où on a plusieurs voies, les conducteurs électriques de chaque voie sont connectés en série, et les voies sont connectés en parallèle.The winding can have a single winding path or several winding paths. In an “electrical conductor” the current of the same phase flows by way of winding. “Winding path” means all the electrical conductors of the machine through which the same electric current of the same phase passes. These electrical conductors can be connected together in series or in parallel or in series-parallel. In the case where there is a single channel, the electrical conductors are connected in series. In the case where there are several channels, the electrical conductors of each channel are connected in series, and the channels are connected in parallel.

Conducteurs électriquesElectrical conductors

Dans un «conducteur électrique» circule le courant d’une même phase d’une voie d’enroulement. Plusieurs conducteurs en série forment une «bobine» («coil» en anglais). Le nombre de bobines par phase est au maximum égal au nombre de pôles du stator ou au nombre de paires de pôles.In an "electrical conductor" the current of the same phase of a winding path flows. Several conductors in series form a “coil” (“ coil ” in English). The number of coils per phase is at most equal to the number of stator poles or the number of pole pairs.

Dans chaque encoche, il peut y avoir une ou plusieurs couches. Par «couche» («layer» en anglais), on désigne les conducteurs en série appartenant à une même phase disposés dans une même encoche. Dans chaque couche d’une encoche, il y a les conducteurs électriques d’une même phase. De manière générale, les conducteurs électriques d’un stator peuvent être réparties en une couche ou en deux couches. Lorsque les conducteurs électriques sont repartis en une seule couche, chaque encoche ne loge que des conducteurs électriques d’une même phase.In each notch there may be one or more layers. By “ layer ” is meant the conductors in series belonging to the same phase arranged in the same notch. In each layer of a notch, there are electrical conductors of the same phase. In general, the electrical conductors of a stator can be distributed in one layer or in two layers. When the electrical conductors are distributed in a single layer, each notch only accommodates electrical conductors of the same phase.

Dans l’invention, les conducteurs électriques peuvent être répartis en deux couches seulement. Dans ce cas, une ou des encoches peuvent loger des conducteurs électriques de deux phases différentes. C’est toujours le cas pour un bobinage à pas raccourci. Dans un mode de réalisation, le bobinage peut ne pas comporter plus de deux couches. Dans un mode de réalisation, il est notamment dépourvu de quatre couches.In the invention, the electrical conductors can be divided into two layers only. In this case, one or more notches can accommodate electrical conductors of two different phases. This is always the case for a winding with a shortened pitch. In one embodiment, the winding may have no more than two layers. In one embodiment, it notably lacks four layers.

Par «reliés électriquement», on entend tout type de liaison électrique, notamment par soudure, avec différentes méthodes de soudures possible, notamment laser, induction, friction, ultrasons, vibrations, ou brasure, ou par serrage mécanique, notamment par sertissage, vissage ou rivetage par exemple. L’étape de soudure peut être mise en œuvre au moyen d’une source de chaleur, notamment un laser ou un arc électrique, par exemple un arc électrique produit au moyen d’une électrode de tungstène. Le procédé de soudure utilisant une électrode de tungstène peut être une soudure TIG (en anglais « Tungsten Inert Gas »). Dans ce procédé de soudure, l’arc électrique est produit à partir d’une électrode de tungstène et d’un plasma. L’utilisation d’une source de chaleur permet de réaliser la fusion des extrémités libres des brins sans dégrader l’assemblage des brins du ou des conducteurs. On peut utiliser une seule source de chaleur pour réaliser une même soudure. En variante, on peut utiliser plusieurs sources de chaleur pour réaliser une même soudure."Electrically connected" means any type of electrical connection, in particular by welding, with different welding methods possible, in particular laser, induction, friction, ultrasound, vibration, or soldering, or by mechanical tightening, in particular by crimping, screwing or riveting for example. The welding step can be implemented by means of a heat source, in particular a laser or an electric arc, for example an electric arc produced by means of a tungsten electrode. The welding process using a tungsten electrode can be TIG welding (in English “Tungsten Inert Gas”). In this welding process, the electric arc is produced from a tungsten electrode and a plasma. The use of a heat source makes it possible to achieve fusion of the free ends of the strands without degrading the assembly of the strands of the conductor(s). A single heat source can be used to perform the same weld. As a variant, several heat sources can be used to produce the same weld.

Les premier et deuxième conducteurs électriques peuvent être reliés électriquement à la sortie des encoches, c’est-à-dire que la liaison électrique est formée sur les conducteurs électriques juste après leur sortie des deux encoches, à une extrémité axiale de la masse statorique. La liaison électrique peut être faite dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation de la machine. Le plan de la liaison électrique peut être éloigné de la masse statorique de 30 à 70 mm environ, mieux de de 40 à 60 mm environ.The first and second electrical conductors can be electrically connected at the output of the notches, that is to say that the electrical connection is formed on the electrical conductors just after they emerge from the two notches, at an axial end of the stator mass. The electrical connection can be made in a plane perpendicular to the axis of rotation of the machine. The plane of the electrical connection can be separated from the stator mass by approximately 30 to 70 mm, better still by approximately 40 to 60 mm.

Les conducteurs électriques peuvent être disposés dans les encoches de manière répartie. Par «répartie», il faut comprendre que les conducteurs électriques de départ et de retour sont logés chacun dans des encoches différentes et non consécutives. Au moins l’un des conducteurs électriques peut passer successivement dans deux encoches non consécutives.The electrical conductors can be arranged in the slots in a distributed manner. By “distributed”, it should be understood that the outgoing and return electrical conductors are each housed in different and non-consecutive slots. At least one of the electrical conductors can pass successively through two non-consecutive slots.

Les conducteurs électriques peuvent être disposés de manière rangée dans les encoches. Par «rangée», on entend que les conducteurs électriques ne sont pas disposés dans les encoches en vrac mais de manière ordonnée. Ils sont empilés dans les encoches de manière non aléatoire, étant par exemple disposés selon une rangée de conducteurs électriques alignés dans la direction radiale.The electrical conductors can be arranged in a row in the notches. By "row" is meant that the electrical conductors are not arranged in the loose slots but in an orderly fashion. They are stacked in the notches in a non-random manner, being for example arranged in a row of electrical conductors aligned in the radial direction.

Les conducteurs électriques peuvent être en section transversale de forme générale rectangulaire, notamment avec des arêtes arrondies. La dimension circonférentielle d’un conducteur électrique peut correspondre sensiblement à la largeur d’une encoche. Ainsi, une encoche peut ne comporter dans sa largeur qu’un seul conducteur électrique. La largeur de l’encoche est mesurée dans sa dimension circonférentielle autour de l’axe de rotation de la machine.The electrical conductors may be in cross section of generally rectangular shape, in particular with rounded edges. The circumferential dimension of an electrical conductor can correspond substantially to the width of a notch. Thus, a notch may only have a single electrical conductor across its width. The width of the notch is measured in its circumferential dimension around the axis of rotation of the machine.

Les conducteurs électriques peuvent être adjacents les uns aux autres par leurs grands côtés, autrement appelé le plat.Electrical conductors can be adjacent to each other by their long sides, otherwise called the flat.

L’optimisation de l’empilement peut permettre de disposer dans les encoches une plus grande quantité de conducteurs électriques.The optimization of the stack can make it possible to arrange in the notches a greater quantity of electrical conductors.

Le stator peut comporter un capteur pour mesure la température des conducteurs électriques, par exemple un thermocouple. Le capteur peut être disposé dans l’encoche, ou en variante au niveau des portions de soudage.The stator may include a sensor for measuring the temperature of the electrical conductors, for example a thermocouple. The sensor can be arranged in the notch, or alternatively at the welding portions.

Au moins une dent, mieux toutes les dents, peuvent être en section transversale de forme générale trapézoïdale. Au moins une dent, mieux toutes les dents, peuvent avoir des bords divergents lorsque l’on s’éloigne de l’axe de rotation de la machine.At least one tooth, preferably all of the teeth, may be generally trapezoidal in cross-section. At least one tooth, better all the teeth, can have divergent edges when moving away from the axis of rotation of the machine.

La masse statorique peut être réalisée par empilement de tôles. Les dents sont reliées entre elles par des ponts de matière, et du côté opposé par une culasse. Les encoches fermées peuvent être réalisées entièrement par découpage dans les tôles. Chaque tôle de l’empilement de tôles peut être monobloc.The stator mass can be produced by stacking sheets. The teeth are interconnected by material bridges, and on the opposite side by a yoke. The closed notches can be made entirely by cutting in the sheets. Each sheet of the stack of sheets can be monobloc.

Chaque tôle est par exemple découpée dans une feuille d’acier magnétique ou contenant de l’acier magnétique, par exemple de l’acier de 0,1 à 1,5 mm d’épaisseur. Les tôles peuvent être revêtues d’un vernis isolant électrique sur leurs faces opposées avant leur assemblage au sein de l’empilement. L’isolation électrique peut encore être obtenue par un traitement thermique des tôles, le cas échéant.Each sheet is for example cut from a sheet of magnetic steel or sheet containing magnetic steel, for example steel 0.1 to 1.5 mm thick. The sheets can be coated with an electrically insulating varnish on their opposite faces before they are assembled within the stack. Electrical insulation can still be obtained by heat treatment of the sheets, if necessary.

En variante, la masse statorique peut être fabriquée à partir d’une poudre magnétique compactée ou agglomérée.Alternatively, the stator mass can be made from compacted or agglomerated magnetic powder.

Machine et rotormachine and rotor

L’invention a encore pour objet une machine électrique tournante, tel qu’un moteur synchrone ou une génératrice synchrone, comportant un stator tel que défini précédemment. La machine peut être synchrone ou asynchrone. La machine peut être à reluctance. Elle peut constituer un moteur synchrone.Another subject of the invention is a rotating electrical machine, such as a synchronous motor or a synchronous generator, comprising a stator as defined above. The machine can be synchronous or asynchronous. The machine can be reluctance. It can constitute a synchronous motor.

La vitesse maximale de rotation de la machine peut être élevée, étant par exemple supérieure à 10000 tr/min, mieux supérieure à 12000 tr/min, étant par exemple de l’ordre de 14000 tr/min à 15000 tr/min, voire même de 20000 tr/min ou de 25000 tr/min. La vitesse maximale de rotation de la machine peut être inférieure à 100000 tr/min, voire à 60000 tr/min, voire encore inférieure à 40000 tr/min, mieux inférieure à 30000 tr/min.The maximum speed of rotation of the machine can be high, being for example greater than 10,000 rpm, better still greater than 12,000 rpm, being for example of the order of 14,000 rpm to 15,000 rpm, or even 20,000 rpm or 25,000 rpm. The maximum speed of rotation of the machine may be less than 100,000 rpm, or even 60,000 rpm, or even even less than 40,000 rpm, better still, less than 30,000 rpm.

La machine électrique tournante peut comporter un rotor. Le rotor peut être à aimants permanents, avec des aimants surfaciques ou enterrés. Le rotor peut être à concentration de flux. Il peut comporter une ou plusieurs couches d’aimants disposées en I, en U ou en V. En variante, il peut s’agir d’un rotor bobiné ou à cage d’écureuil, ou d’un rotor à réluctance variable.The rotating electrical machine may include a rotor. The rotor can be permanent magnets, with surface or buried magnets. The rotor can be flux concentrating. It can comprise one or more layers of magnets arranged in I, U or V. Alternatively, it can be a wound or squirrel cage rotor, or a variable reluctance rotor.

Le diamètre du rotor peut être inférieur à 400 mm, mieux inférieur à 300 mm, et supérieur à 50 mm, mieux supérieur à 70 mm, étant par exemple compris entre 100 et 200 mm.The diameter of the rotor can be less than 400 mm, better still less than 300 mm, and greater than 50 mm, better still greater than 70 mm, being for example between 100 and 200 mm.

Le rotor peut comporter une masse rotorique s’étendant selon l’axe de rotation et disposée autour d’un arbre. L’arbre peut comporter des moyens de transmission de couple pour l’entraînement en rotation de la masse rotorique.The rotor may comprise a rotor mass extending along the axis of rotation and arranged around a shaft. The shaft may include torque transmission means for driving the rotor mass in rotation.

Le rotor peut être monté en porte à faux ou non.The rotor can be cantilevered or not.

La machine peut être insérée seule dans un carter ou insérée dans un carter de boite de vitesse. Dans ce cas, elle est insérée dans un carter qui loge également une boite de vitesse.The machine can be inserted alone into a casing or inserted into a gearbox casing. In this case, it is inserted in a casing which also houses a gearbox.

Procédé de fabricationManufacturing process

L’invention a encore pour objet, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un procédé de fabrication d’un stator de machine électrique tournante, notamment d’un stator tel que défini plus haut, dans lequel on dispose des conducteurs électriques dans les encoches d’une masse statorique du stator en les introduisant dans les encoches correspondantes par l’une ou les deux extrémités axiales du stator.A further subject of the invention, independently or in combination with the foregoing, is a method for manufacturing a stator for a rotating electrical machine, in particular a stator as defined above, in which electrical conductors are placed in the notches of a stator mass of the stator by introducing them into the corresponding notches by one or both axial ends of the stator.

Au moins un conducteur électrique, voir une majorité des conducteurs électriques, introduit dans les encoches, sont en forme d'épingle en U. Ils peuvent être mis en forme en épingle préalablement à leur introduction dans les encoches. Tous les conducteurs électriques en forme d'épingle en U peuvent être mis en forme, simultanément ou successivement, puis introduit dans la masse statorique simultanément ou successivement.At least one electrical conductor, or even a majority of the electrical conductors, introduced into the notches, are U-shaped hairpin. They can be shaped into a hairpin prior to their introduction into the notches. All the electrical conductors in the shape of a U-shaped hairpin can be shaped, simultaneously or successively, then introduced into the stator mass simultaneously or successively.

La mise en forme peut comporter une première étape d’assemblage des brins d’un même conducteur électrique.Shaping may include a first step of assembling the strands of the same electrical conductor.

Une deuxième étape de mise en forme peut être mise en œuvre après leur introduction dans les encoches. Il peut s’agir notamment de l’inclinaison des portions de soudage.A second shaping step can be implemented after their introduction into the notches. This may include in particular the inclination of the weld portions.

On peut disposer un même conducteur électrique en forme de U dans deux encoches différentes non consécutives de la masse statorique du stator. Dans le cas où un conducteur électrique est en forme de U, il peut être soudé à deux autres conducteurs électriques d’un même côté de la machine.The same U-shaped electrical conductor can be placed in two different, non-consecutive slots in the stator mass of the stator. If an electrical conductor is U-shaped, it can be welded to two other electrical conductors on the same side of the machine.

L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’exemples de réalisation non limitatifs de celle-ci, et à l’examen du dessin annexé, sur lequel:The invention can be better understood on reading the detailed description which follows, of non-limiting examples of embodiment thereof, and on examining the appended drawing, in which:

La figure 1 est une vue en perspective, schématique et partielle, d’un stator réalisé conformément à l’invention. Figure 1 is a perspective view, schematic and partial, of a stator made in accordance with the invention.

La figure 2 est une vue en perspective, schématique et partielle, du stator de la figure 1. Figure 2 is a perspective view, schematic and partial, of the stator of Figure 1.

La figure 3 une vue de détail, en perspective, du stator de la figure 1. Figure 3 a detail view, in perspective, of the stator of figure 1.

La figure 4a est vue en perspective, schématique et partielle, des conducteurs électriques d’une phase du stator de la figure 1. Figure 4a is a perspective view, schematic and partial, of the electrical conductors of a phase of the stator of Figure 1.

La figure 4b est vue en perspective, schématique et partielle, des conducteurs électriques d’une phase du stator de la figure 1. Figure 4b is a perspective view, schematic and partial, of the electrical conductors of a phase of the stator of Figure 1.

La figure 4c est vue en perspective, schématique et partielle, des conducteurs électriques d’une phase du stator de la figure 1. Figure 4c is a perspective view, schematic and partial, of the electrical conductors of a phase of the stator of Figure 1.

La figure 5a est vue en perspective, schématique et partielle, d’un conducteur électrique du stator de la figure 1. Figure 5a is a perspective view, schematic and partial, of an electrical conductor of the stator of Figure 1.

La figure 5b est vue en perspective, schématique et partielle, de deux conducteurs électriques du stator de la figure 1. Figure 5b is a perspective view, schematic and partial, of two electrical conductors of the stator of Figure 1.

La figure 6 en est une vue analogue à la figure 1 d’une variante de réalisation. Figure 6 is a view similar to Figure 1 of an alternative embodiment.

La figure 7 est une vue en perspective, schématique et partielle, du stator de la figure 6. Figure 7 is a perspective view, schematic and partial, of the stator of Figure 6.

La figure 8 est une vue de dessus, schématique et partielle, du stator de la figure 6. Figure 8 is a top view, schematic and partial, of the stator of Figure 6.

La figure 9 est une vue de dessus, analogue à la figure 8, du bobinage du stator de la figure 6. Figure 9 is a top view, similar to Figure 8, of the winding of the stator of Figure 6.

La figure 10 est une vue de détail, en perspective, du stator de la figure 6. Figure 10 is a detail view, in perspective, of the stator of figure 6.

La figure 11 est une vue de détail, en perspective, du bobinage du stator de la figure 6. Figure 11 is a detail view, in perspective, of the winding of the stator of figure 6.

La figure 12 est vue en perspective, schématique et partielle, des conducteurs électriques d’une phase du stator de la figure 6. Figure 12 is a perspective view, schematic and partial, of the electrical conductors of a phase of the stator of Figure 6.

La figure 13a est vue en perspective, schématique et partielle, d’un conducteur électrique du stator de la figure 6. Figure 13a is a perspective view, schematic and partial, of an electrical conductor of the stator of Figure 6.

La figure 13b est vue en perspective, schématique et partielle, du même conducteur électrique du stator de la figure 6. Figure 13b is a perspective view, schematic and partial, of the same electrical conductor of the stator of Figure 6.

La figure 13c est vue en perspective, schématique et partielle, de deux conducteurs électriques du stator de la figure 6. Figure 13c is a perspective view, schematic and partial, of two electrical conductors of the stator of Figure 6.

Description détailléedetailed description

On a illustré aux figures 1 à 5b un stator 2 d’une machine électrique tournante 1 comportant également un rotor non représenté. Le stator permet de générer un champ magnétique tournant d’entraînement du rotor en rotation, dans le cadre d’un moteur synchrone, et dans le cas d’un alternateur, la rotation du rotor induit une force électromotrice dans les conducteurs électriques du stator.There is illustrated in Figures 1 to 5b a stator 2 of a rotating electrical machine 1 also comprising a rotor not shown. The stator makes it possible to generate a rotating magnetic field to drive the rotating rotor, in the context of a synchronous motor, and in the case of an alternator, the rotation of the rotor induces an electromotive force in the electrical conductors of the stator.

Les exemples illustrés ci-dessous sont schématiques et les dimensions relatives des différents éléments constitutifs n’ont pas été nécessairement respectées.The examples illustrated below are schematic and the relative dimensions of the various constituent elements have not necessarily been respected.

Le stator 2 comporte des conducteurs électriques 22, lesquels sont disposés dans des encoches 21 ménagées entre des dents 23 d’une masse statorique 25. Les encoches 21 sont fermées. Les encoches 21 sont fermées du côté de l’entrefer par des ponts de matière 27, reliant chacun deux dents consécutives de la masse statorique 25, et du côté opposé par une culasse 29. Cette dernière et les dents 23 sont d’un seul tenant. Les conducteurs électriques 22 peuvent être pour la plupart d’entre eux en forme d'épingles, à savoir de U ou de I, et s’étendant axialement dans les encoches.The stator 2 comprises electrical conductors 22, which are arranged in notches 21 formed between teeth 23 of a stator mass 25. The notches 21 are closed. The notches 21 are closed on the air gap side by bridges of material 27, each connecting two consecutive teeth of the stator mass 25, and on the opposite side by a yoke 29. The latter and the teeth 23 are integral . The electrical conductors 22 can be for the most part in the shape of pins, namely U or I, and extending axially in the notches.

Dans l’exemple décrit, tous les conducteurs électriques 22 du stator 2 sont identiques, étant tous en forme d’épingle en U, avec un même pas Np pour tous les conducteurs électriques du stator qui sont en forme d'épingle en U. Chaque conducteur électrique en forme d'épingle en U comporte des première 22e et seconde 22f jambes s’étendant axialement respectivement dans des première A et seconde R encoches. Les première A et seconde R encoches sont séparées par un nombre Np d’encoches et par un nombre Nd de dents. Le nombre Np d’encoches est le même pour tous les conducteurs électriques en forme d'épingle en U du stator. Dans l’exemple décrit, Np vaut 11. Le nombre Nd de dents est le même pour tous les conducteurs électriques en forme d'épingle en U du stator. Dans l’exemple décrit, Nd vaut 10.In the example described, all the electrical conductors 22 of the stator 2 are identical, being all U-shaped hairpins, with the same pitch Np for all the electrical conductors of the stator which are U-shaped hairpins. U-shaped pin-shaped electrical conductor has first 22e and second 22f legs extending axially respectively in first A and second R notches. The first A and second R notches are separated by a number Np of notches and by a number Nd of teeth. The number Np of notches is the same for all the U-shaped electrical conductors of the stator pin. In the example described, Np is 11. The number Nd of teeth is the same for all the U-shaped electrical conductors of the stator pin. In the example described, Nd is 10.

Compte tenu de l’écartement constant entre les jambes de tous les conducteurs électriques 22, l’invention permet de diminuer la hauteur des chignons 22d du côté opposé aux soudures, comme visible sur la figure 2, ainsi que d’avoir un écartement plus régulier entre chacun des chignons 22d.Given the constant spacing between the legs of all the electrical conductors 22, the invention makes it possible to reduce the height of the buns 22d on the side opposite the welds, as visible in FIG. 2, as well as to have a more regular spacing between each of the 22d buns.

On libère également de l’espace de part et d’autre des épingles en sortie d’encoche, ce qui peut permettre d’y positionner les connexions aux autres phases ou vers un onduleur, du côté de la culasse du stator, comme illustré sur les figures 1 et 3.Space is also freed up on either side of the pins at the notch exit, which can make it possible to position the connections there to the other phases or to an inverter, on the side of the stator yoke, as illustrated in figures 1 and 3.

Le stator peut comporter à cet effet un connecteur de phases 12 comportant des éléments métalliques 16 connectés à des conducteurs électriques 22 du stator. Les éléments métalliques 16 sont disposés radialement extérieurement par rapport aux conducteurs électriques 22 auxquels ils sont connectés. Les éléments métalliques 16 connectés à des conducteurs sont maintenus par un support isolant 14. Par ailleurs, le connecteur de phases peut présenter des pattes de connexion à un bus d’alimentation. La machine 1 peut ainsi être reliée à un onduleur non représenté, connecté électriquement aux pattes de connexion 17 du connecteur 12.The stator may comprise for this purpose a phase connector 12 comprising metallic elements 16 connected to electrical conductors 22 of the stator. The metal elements 16 are arranged radially externally with respect to the electrical conductors 22 to which they are connected. The metal elements 16 connected to conductors are held by an insulating support 14. Furthermore, the phase connector may have lugs for connection to a power supply bus. The machine 1 can thus be connected to an inverter, not shown, electrically connected to the connection lugs 17 of the connector 12.

Dans l’exemple décrit, un premier conducteur électrique logé dans une première encoche est relié électriquement à un deuxième conducteur électrique logé dans une deuxième encoche, à la sortie desdites encoches. Les première et deuxième encoches sont non consécutives. Dans l’exemple illustré, elles sont séparées par 12 autres encoches et par 11 dents. En variante, les première et deuxième encoche sont séparées par 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 ou 13 autres encoches, par exemple, et par 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12 ou 13 dents.In the example described, a first electrical conductor housed in a first notch is electrically connected to a second electrical conductor housed in a second notch, at the output of said notches. The first and second notches are non-consecutive. In the example shown, they are separated by 12 other notches and 11 teeth. Alternatively, the first and second notches are separated by 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 or 13 other notches, for example, and by 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12 or 13 teeth.

On voit en particulier sur les figures 4a à 4c les surfaces d’extrémité 22a des conducteurs électriques destinées à recevoir la liaison électrique. La liaison électrique est faite dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation de la machine. Le plan de la liaison électrique peut être éloigné de la masse statorique de 40 à 60 mm.We see in particular in Figures 4a to 4c the end surfaces 22a of the electrical conductors intended to receive the electrical connection. The electrical connection is made in a plane perpendicular to the axis of rotation of the machine. The electrical connection plane can be 40 to 60 mm away from the stator mass.

Les conducteurs électriques sont disposés dans les encoches de manière répartie, et ils forment un bobinage distribué, qui est dans l’exemple décrit fractionnaire. Dans cet exemple, le nombre d’encoches est de 63. Le nombre de pôles du stator est de 6. Ainsi, la combinaison nombre d’encoches/nombre de pôles du stator est de 63/6.The electrical conductors are arranged in the slots in a distributed manner, and they form a distributed winding, which in the example described is fractional. In this example, the number of slots is 63. The number of stator poles is 6. Thus, the number of slots/number of stator poles combination is 63/6.

Les conducteurs électriques forment un bobinage fractionnaire, pour lequel le rapportqdéfini parq=Ne/(2pm) s’écrit sous la forme d’une fraction irréductiblez/n,zetnétant deux nombres entiers non nuls,nétant différent de 1, où Ne est le nombre d’encoches du stator,mle nombre de phases du bobinage etple nombre de paires de pôles du stator. On voit notamment sur la figure 4 isolément une bobine d'une phase dans le cas d'un bobinage fractionnaire triphasé. On a alors q=63/(3×6)=7/2 pour cette machine à 63 encoches et 6 pôles. Une bobine est formée par les conducteurs électriques aller d’une même phase passant dans des encoches adjacentes, et par les conducteurs électriques retours d’une même phase passant dans des encoches adjacentes.The electric conductors form a fractional winding, for which the ratio q defined by q = Ne/(2 pm ) is written in the form of an irreducible fraction z / n , z and n being two non-zero integers, n being different from 1, where Ne is the number of stator slots, m the number of winding phases and p the number of stator pole pairs. In particular, a one-phase coil can be seen in isolation in FIG. 4 in the case of a three-phase fractional winding. We then have q=63/(3×6)=7/2 for this machine with 63 slots and 6 poles. A coil is formed by the forward electrical conductors of the same phase passing through adjacent slots, and by the return electrical conductors of the same phase passing through adjacent slots.

Les conducteurs électriques 22 sont en cuivre ou aluminium, ou tout autre matériau conducteur émaillé ou revêtu de tout autre revêtement isolant adapté.The electrical conductors 22 are made of copper or aluminum, or any other enamelled conductive material or coated with any other suitable insulating coating.

Les conducteurs électriques 22 sont disposés de manière rangée dans les encoches 21, selon une rangée de conducteurs électriques alignés.The electrical conductors 22 are arranged in a row in the notches 21, according to a row of aligned electrical conductors.

Les conducteurs électriques peuvent être en section transversale de forme générale rectangulaire, notamment avec des coins arrondis. Ils sont dans l’exemple décrit superposés radialement en une seule rangée. La dimension circonférentielle d’un conducteur électrique correspond sensiblement à la largeur d’une encoche. Ainsi, l’encoche ne comporte dans sa largeur qu’un seul conducteur électrique. Elle peut comporter plusieurs conducteurs électriques dans sa dimension radiale. Elle en comporte deux dans l’exemple décrit.The electrical conductors may have a generally rectangular cross-section, in particular with rounded corners. In the example described, they are radially superimposed in a single row. The circumferential dimension of an electrical conductor corresponds substantially to the width of a notch. Thus, the notch has only one electrical conductor across its width. It may include several electrical conductors in its radial dimension. It has two in the example described.

Par ailleurs, les conducteurs électriques en épingles ont chacun des première 22e et seconde 22f jambes qui se prolongent hors des encoches par une portion de soudage 22b inclinée par rapport à un plan perpendiculaire à un axe longitudinal du stator pour venir en surplomb de la masse statorique circonférentiellement au niveau d’une encoche, cette encoche étant séparées de la première A ou de la seconde R encoche respectivement par un nombre N1 et/ou N2 de dents.Furthermore, the hairpin electrical conductors each have first 22nd and second 22f legs which extend out of the notches by a welding portion 22b inclined with respect to a plane perpendicular to a longitudinal axis of the stator to come overhanging the stator mass circumferentially at the level of a notch, this notch being separated from the first A or the second R notch respectively by a number N1 and/or N2 of teeth.

Dans l’exemple décrit en référence aux figures 1 à 5b, on a la portion de soudage 22b de la seconde jambe 22f du conducteur électrique 22 qui est alignée avec celle-ci, comme bien visible sur la figure 5b. Dans ce cas, on a N2 qui est nul. La première jambe 22e est disposée plus près du rotor que la seconde jambe 22f. La seconde jambe 22f est disposée plus près de la culasse du stator que la première jambe 22e. Ainsi, dans cet exemple, on a N1 qui vaut 11.In the example described with reference to Figures 1 to 5b, there is the welding portion 22b of the second leg 22f of the electrical conductor 22 which is aligned with the latter, as clearly visible in Figure 5b. In this case, we have N2 which is zero. The first leg 22e is arranged closer to the rotor than the second leg 22f. The second leg 22f is arranged closer to the yoke of the stator than the first leg 22e. Thus, in this example, we have N1 which is equal to 11.

Pour chaque conducteur électrique, la portion de soudage 22b la plus intérieure par rapport à l’axe longitudinal du stator, qui est disposée plus près du rotor, est inclinée avec une même inclinaison par rapport au plan perpendiculaire à l’axe longitudinal du stator que les autres portions de soudage les plus intérieures.For each electrical conductor, the innermost welding portion 22b relative to the longitudinal axis of the stator, which is arranged closer to the rotor, is inclined with the same inclination relative to the plane perpendicular to the longitudinal axis of the stator as the other innermost welding portions.

Pour chaque conducteur électrique, la portion de soudage la plus extérieure par rapport à l’axe longitudinal du stator, qui est disposée plus loin du rotor, est inclinée avec une inclinaison qui peut être différente par rapport au plan perpendiculaire à l’axe longitudinal du stator que les autres portions de soudage les plus extérieures. Les portions de soudage les plus extérieures ne sont pas nécessairement toutes inclinées avec une même inclinaison par rapport au plan perpendiculaire à l’axe longitudinal du stator. Elles peuvent être inclinées avec au moins deux, voire trois ou quatre, inclinaisons différentes par rapport au plan perpendiculaire à l’axe longitudinal du stator.For each electrical conductor, the outermost welding portion with respect to the longitudinal axis of the stator, which is arranged farther from the rotor, is inclined with an inclination which may be different with respect to the plane perpendicular to the longitudinal axis of the stator than the other outermost welding portions. The outermost weld portions are not necessarily all inclined with the same inclination relative to the plane perpendicular to the longitudinal axis of the stator. They can be inclined with at least two, or even three or four, different inclinations with respect to the plane perpendicular to the longitudinal axis of the stator.

Entre deux portions de soudage 22b rectilignes de deux secondes jambes 22f consécutives de deux conducteurs électriques 22 adjacents, on peut disposer par exemple une sonde de température ou tout autre capteur, les deux portions de soudage étant bien espacées. Dans un mode de réalisation, le capteur peut être enfilé sur le conducteur électrique rectiligne avant le soudage de celui-ci.Between two rectilinear welding portions 22b of two consecutive second legs 22f of two adjacent electrical conductors 22, it is possible, for example, to place a temperature probe or any other sensor, the two welding portions being well spaced apart. In one embodiment, the sensor can be threaded onto the rectilinear electrical conductor before welding the latter.

Par ailleurs, le conducteur électrique illustré à la figure 5a a une seconde jambe 22f se prolongeant hors de l’encoche par une portion de soudage 22b faisant un décrochement par rapport à l’encoche, tout en s’étendant dans un même plan radial que la seconde jambe. Cette portion de soudage 22b est radialement encore plus éloignée de l’axe de rotation de la machine. Ce décrochement du conducteur électrique permet d’atteindre les éléments métalliques 16 du connecteur de phases 12.Furthermore, the electrical conductor illustrated in FIG. 5a has a second leg 22f extending out of the notch by a welding portion 22b forming a recess relative to the notch, while extending in the same radial plane as the second leg. This welding portion 22b is radially even further from the axis of rotation of the machine. This offset of the electrical conductor makes it possible to reach the metal elements 16 of the phase connector 12.

Bien entendu, on ne sort pas du cadre de la présente invention si les valeurs des nombres N1 et N2 sont différentes ou égales. Dans l’exemple qui vient d’être décrit, N1 est égal à Nd et N2 est égale à 0. N1 et N2 peuvent être égaux ou sensiblement égaux, étant égale à Nd/2 ou Nd/2 + 0,5 ou Nd/2 - 0,5 ou Nd/2 +/- 1 ou Nd/2 + 1,5, en fonction de la valeur de Nd.Of course, it is not beyond the scope of the present invention if the values of the numbers N1 and N2 are different or equal. In the example which has just been described, N1 is equal to Nd and N2 is equal to 0. N1 and N2 can be equal or substantially equal, being equal to Nd/2 or Nd/2 + 0.5 or Nd/ 2 - 0.5 or Nd/2 +/- 1 or Nd/2 + 1.5, depending on the value of Nd.

Dans l’exemple de réalisation illustré aux figures 6 à 13c, les nombre N1 et N2 sont sensiblement égaux. Dans l’exemple illustré, Np étant égal à 11 et Nd à 10, N1 vaut 6 et N2 vaut 5. Pour certains conducteurs électriques en épingles, N2 peut être égale à 6, notamment dans le cas où ce conducteur électrique est connecté aux éléments métalliques 16 du connecteur de phase 12.In the embodiment illustrated in Figures 6 to 13c, the numbers N1 and N2 are substantially equal. In the example illustrated, Np being equal to 11 and Nd to 10, N1 is equal to 6 and N2 is equal to 5. For certain hairpin electrical conductors, N2 can be equal to 6, in particular in the case where this electrical conductor is connected to metallic 16 of the phase connector 12.

Chacune des première 22e et seconde 22f jambes des conducteurs électriques 22 se prolongent hors des encoches par une portion de soudage 22b inclinée par rapport à un plan perpendiculaire à un axe longitudinal du stator pour venir en surplomb de la masse statorique circonférentiellement au niveau d’une encoche, cette encoche étant séparées de la première A ou de la seconde R encoche respectivement par un nombre N1 et N2 d’encoches.Each of the first 22nd and second 22f legs of the electrical conductors 22 are extended outside the slots by a welding portion 22b inclined with respect to a plane perpendicular to a longitudinal axis of the stator to come overhanging the stator mass circumferentially at the level of a notch, this notch being separated from the first A or the second R notch respectively by a number N1 and N2 of notches.

Dans l’exemple décrit, comme illustré sur les figures 13a à 13c, les deux portions de soudage 22b de chacune des première 22e et seconde 22f jambes des conducteurs électriques22 sont orientées en éloignement l’un de l’autre.In the example described, as illustrated in Figures 13a to 13c, the two welding portions 22b of each of the first 22nd and second 22f legs of the electrical conductors 22 are oriented away from each other.

Par ailleurs, la plupart des conducteurs électriques 22 ont une seconde jambe 22f se prolongeant hors de l’encoche par une portion de soudage 22b s’étendant circonférentiellement, tandis que certains conducteurs électriques 22 ont une seconde jambe 22f se prolongeant hors de l’encoche par une portion de soudage 22b s’étendant en dehors d’une surface circonférentielle, comme bien visible sur les figures 8 et 9. Les portions de soudage 22b en dehors d’une surface circonférentielle peuvent permettre d’atteindre un connecteur de phase qui peut être disposé autour des portions de soudage, plutôt qu’au-dessus, relativement à un axe longitudinal du stator, comme visible sur les figures 6, 10 et 11.Furthermore, most electrical conductors 22 have a second leg 22f extending out of the notch by a welding portion 22b extending circumferentially, while some electrical conductors 22 have a second leg 22f extending out of the notch. by a soldering portion 22b extending outside a circumferential surface, as clearly visible in FIGS. 8 and 9. The soldering portions 22b outside a circumferential surface can make it possible to reach a phase connector which can be arranged around the welding portions, rather than above, relative to a longitudinal axis of the stator, as shown in Figures 6, 10 and 11.

Dans une autre variante de réalisation, la machine pourrait comporter 60 encoches, 60 dents, 8 pôles, des conducteurs électriques en épingles ayant chacun des première 22e et seconde 22f jambes séparées par 8 autres encoches et par 7 dents. Dans cet exemple, N1 peut être compris entre 3 et 8 et N2 entre 0 et 4.In another variant embodiment, the machine could comprise 60 notches, 60 teeth, 8 poles, hairpin electrical conductors each having first 22nd and second 22f legs separated by 8 other notches and by 7 teeth. In this example, N1 can be between 3 and 8 and N2 between 0 and 4.

Dans les exemples qui précédent, le bobinage est ondulé. On ne sort pas du cadre de la présente invention lorsque le bobinage est imbriqué.In the examples above, the winding is wavy. The scope of the present invention is not departed from when the winding is interleaved.

Claims

Stator (2) de machine électrique tournante (1), comportant une masse statorique (25) comportant des encoches (21) ménagées entre des dents (23), des conducteurs électriques (22) étant logés dans les encoches (21), au moins une partie des conducteurs électriques, voire une majorité des conducteurs électriques, étant en forme d'épingle en U, comportant chacun des première (22e) et seconde (22f) jambes s’étendant axialement respectivement dans des première (A) et seconde (R) encoches, au moins une des première (22e) et seconde (22f) jambes des conducteurs électriques (22) se prolongeant hors des encoches par une portion de soudage inclinée par rapport à un plan perpendiculaire à un axe longitudinal du stator pour venir en surplomb de la masse statorique circonférentiellement au niveau d’une encoche ou d’une dent, cette encoche ou dent étant séparées de la première (A) ou de la seconde (R) encoche respectivement par un nombre N1 et/ou N2 de dents, au moins une partie des conducteurs électriques ayant chacun une portion de soudage la plus intérieure par rapport à l’axe longitudinal du stator, voire une majorité, mieux tous les conducteurs électriques ayant chacun une portion de soudage la plus intérieure par rapport à l’axe longitudinal du stator, lesdites portions de soudage les plus intérieures étant inclinées avec une même inclinaison par rapport au plan perpendiculaire à l’axe longitudinal du stator.Stator (2) of a rotating electric machine (1), comprising a stator mass (25) comprising notches (21) made between teeth (23), electrical conductors (22) being housed in the notches (21), at least a part of the electrical conductors, even a majority of the electrical conductors, being in the shape of a U-shaped hairpin, each comprising first (22e) and second (22f) legs extending axially respectively in first (A) and second (R ) notches, at least one of the first (22e) and second (22f) legs of the electrical conductors (22) extending out of the notches by a welding portion inclined with respect to a plane perpendicular to a longitudinal axis of the stator to come overhanging of the stator mass circumferentially at the level of a notch or a tooth, this notch or tooth being separated from the first (A) or from the second (R) notch respectively by a number N1 and/or N2 of teeth, at the at least a part of the electrical conductors each having a welding portion that is innermost with respect to the longitudinal axis of the stator, or even a majority, better still all the electrical conductors each having a welding portion that is innermost with respect to the longitudinal axis of the stator, said innermost welding portions being inclined with the same inclination with respect to the plane perpendicular to the longitudinal axis of the stator.

Stator selon la revendication précédente, la première jambe étant disposée plus près du rotor que la seconde jambe.Stator according to the preceding claim, the first leg being arranged closer to the rotor than the second leg.

Stator selon l’une des deux revendications précédentes, au moins une partie des conducteurs électriques (22) ayant une seconde jambe (22f) se prolongeant hors de l’encoche par une portion de soudage s’étendant dans un même plan radial que la seconde jambe, voir étant alignée avec celle-ci.Stator according to one of the two preceding claims, at least part of the electrical conductors (22) having a second leg (22f) extending outside the slot by a welding portion extending in the same radial plane as the second leg, see being aligned with it.

Stator selon l’une quelconque des revendications précédentes, au moins une partie des conducteurs électriques (22) ayant une seconde jambe (22f) se prolongeant hors de l’encoche par une portion de soudage faisant un décrochement par rapport à l’encoche, tout en s’étendant dans un même plan radial que la seconde jambe.Stator according to any one of the preceding claims, at least a part of the electrical conductors (22) having a second leg (22f) extending out of the notch by a welding portion making a setback with respect to the notch, while by extending in the same radial plane as the second leg.

Stator selon l’une quelconque des revendications précédentes, au moins une partie des conducteurs électriques (22) ayant une seconde jambe (22f) se prolongeant hors de l’encoche par une portion de soudage s’étendant circonférentiellement.A stator as claimed in any preceding claim, at least a portion of the electrical conductors (22) having a second leg (22f) extending out of the slot by a circumferentially extending weld portion.

Stator selon l’une quelconque des revendications précédentes, au moins une partie des conducteurs électriques (22) ayant une seconde jambe (22f) se prolongeant hors de l’encoche par une portion de soudage s’étendant en dehors d’une surface circonférentielle.A stator as claimed in any preceding claim, at least a portion of the electrical conductors (22) having a second leg (22f) extending out of the slot by a weld portion extending out from a circumferential surface.

Stator selon l’une quelconque des revendications précédentes, les première (A) et seconde (R) encoches étant séparées par un nombre Nd de dents, le nombre Nd de dents étant le même pour tous les conducteurs électriques (22) en forme d'épingle en U du stator.Stator according to any one of the preceding claims, the first (A) and second (R) notches being separated by a number Nd of teeth, the number Nd of teeth being the same for all the electric conductors (22) in the form of stator U-pin.

Stator selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant deux conducteurs électriques par encoche.Stator according to any one of the preceding claims, comprising two electrical conductors per slot.

Stator selon la revendication précédente, les conducteurs électriques (22) formant un bobinage distribué.Stator according to the preceding claim, the electrical conductors (22) forming a distributed winding.

Stator selon l’une quelconque des revendications précédentes, les conducteurs électriques (22) logés dans les encoches (21) formant un bobinage multiphasé ayant au moins une première phase (a) et une deuxième phase (b), un conducteur électrique d’entrée (A) de la première phase (a) étant située dans une première encoche (numéro d’encoche 1), un ou plusieurs conducteurs électriques de la deuxième phase (b) étant situés dans une deuxième encoche (numéro d’encoche 2), la deuxième encoche suivant immédiatement la première encoche quand on se déplace circonférentiellement autour de l’axe de rotation de la machine, dans le sens de circulation du courant électrique autour de l’axe de rotation de la machine.Stator according to any one of the preceding claims, the electrical conductors (22) housed in the slots (21) forming a multiphase winding having at least a first phase (a) and a second phase (b), an electrical input conductor (A) of the first phase (a) being located in a first slot (slot number 1), one or more electrical conductors of the second phase (b) being located in a second slot (slot number 2), the second notch immediately following the first notch when moving circumferentially around the axis of rotation of the machine, in the direction of circulation of the electric current around the axis of rotation of the machine.

Stator selon l’une quelconque des revendications précédentes, la deuxième encoche comportant un ou plusieurs conducteurs électriques d’une même phase uniquement.Stator according to any one of the preceding claims, the second notch comprising one or more electrical conductors of the same phase only.

Stator l’une quelconque des revendications précédentes, au moins un premier conducteur électrique logé dans une première encoche étant relié électriquement à un deuxième conducteur électrique logé dans une deuxième encoche, à la sortie desdites encoches.Stator according to any one of the preceding claims, at least one first electrical conductor housed in a first notch being electrically connected to a second electric conductor housed in a second notch, at the exit from said notches.

Stator selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel tous les conducteurs électriques (22) ayant une extrémité libre (22a) située à une même position circonférentielle autour de l’axe de rotation de la machine, quelle que soit leur position radiale, sont reliés électriquement ensemble.Stator according to any one of the preceding claims, in which all the electrical conductors (22) having a free end (22a) located at the same circumferential position around the axis of rotation of the machine, whatever their radial position, are electrically connected together.

Stator selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant un connecteur de phases (12) comportant des éléments métalliques (16) connectés à des conducteurs électriques du stator, les éléments métalliques étant disposés radialement extérieurement ou intérieurement par rapport aux conducteurs électriques auxquels ils sont connectés.Stator according to any one of the preceding claims, comprising a phase connector (12) comprising metallic elements (16) connected to electrical conductors of the stator, the metallic elements being arranged radially externally or internally with respect to the electrical conductors to which they are connected.

Machine électrique tournante (1) comportant un stator (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes et un rotor.Rotating electrical machine (1) comprising a stator (2) according to any one of the preceding claims and a rotor.